CN102925704A - 一种用碱性铜蚀刻废液生产氧化铜和氨水的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属污水处理的方法和设备，特别涉及一种用碱性铜蚀刻废液生产氧化铜和氨水的方法和设备，碱性蚀刻废液中主要包含Cu(NH3)4Cl2，将所述的碱性蚀刻液和水蒸汽混合，温度控制在60-80℃，加入质量浓度30%的氢氧化钠溶液，经过反应：
Figure DDA0000245086491
，过滤回收反应后的碱性蚀刻废液得到CuO。本发明提供了一种有效提取蚀刻废液中的铜制备成氧化铜粉和同时将提铜后的废液剩余有效成本进行资源化回收氨水和盐类，有效保护环境的将印刷电路板碱性蚀刻废液进行有价金属回收和生产副产品的方法。

Description

一种用碱性铜蚀刻废液生产氧化铜和氨水的方法和设备
[技术领域]
本发明涉及含有价金属危险废液处理的方法和设备，特别涉及一种用碱性铜蚀刻废液生产氧化铜和氨水的方法和设备。
[背景技术]
印刷电路板（简称PCB）是电子产品的重要组成部分，近年来随着电子工业的发展，印刷电路板生产发展极为迅速。在印制电路板加工过程中，常常采用酸性氯化铜或碱性铜氨蚀刻液，蚀刻后的废液中存在大量的铜离子，当蚀刻液中的铜离子达到一定浓度后就作为废液排放。两种废液中铜含量约5-15%，该废液在国家危险废液名录中归于第HW22类。这些废液若直接排放，会给环境带来严重的危害。若以这些含铜蚀刻废液为原料生产铜盐产品，将会产生巨大的经济效益和良好的社会效益。
碱性蚀刻近期发展最为迅速，价格比较便宜，蚀铜量大，速度快且很稳定，目前在PCB企业中广泛采用，其蚀刻方程为：
Cu + Cu(NH3)4Cl2 = 2 Cu(NH3)2Cl（2）
2 Cu(NH3)2Cl + 1/2O2 +2NH4Cl + 2NH3 .H2O = 2Cu(NH3)4Cl2 + 3H2O    （3）
Cu+1/2O2+2NH4Cl+2NH3 .H2O=Cu(NH3)4Cl2+3H2O（4）
蚀刻剂中的活性组分氯化氨铜与线路板镀铜按(2)发生蚀刻反应生成亚铜配合物，所生成的Cu(NH3)2 +虽不具有蚀刻能力，但是在过量的氨水和氯离子存在的情况下，能很快地按(3)式被空气所氧化，重新氧化成氯化氨铜，总反应式为(4)。当铜离子浓度太大时，蚀刻液蚀刻速度减慢，成为蚀刻废液。从以上蚀刻原理中可知，碱性蚀刻废液中Cu2+主要以Cu(NH3)4Cl2络合物形式存在。
[发明内容]
为了解决现有技术中的上述缺陷和问题，本发明提供一种印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法和设备。
为实现上述目的，设计一种印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，碱性蚀刻废液中主要包含Cu(NH3)4Cl2，其特征在于：将所述的碱性蚀刻液和水蒸汽混合，温度控制在60-80℃，加入质量浓度为30%的氢氧化钠溶液，经过式（1）的反应：
Figure BDA0000245086471
过滤回收反应后的碱性蚀刻废液得到CuO。
所述的式（1）反应的反应时间为3~4小时。
经过式（1）反应得到的氨气通过水进行冷凝吸收。
氨气通过水的喷淋进行冷凝吸收。
回收反应后的碱性蚀刻废液得到的CuO经过水洗涤和真空干燥。
所述的真空干燥温度为105℃。
所述的洗涤，当洗涤洗出的废水PH呈中性时结束洗涤。
碱性蚀刻废液的铜离子含量为120-160g/L，pH为8-10。
所述的氢氧化钠的摩尔总用量是碱性蚀刻废液中Cu(NH3)4Cl2摩尔总量的2~2.4倍。
一种上述述印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法的设备，包括碱性蚀刻废液的出口管道、蒸汽管道、投料管道、泵、反应釜、喷淋塔、离心机、洗涤槽和真空干燥机，应釜顶部设有第一出口、底部设有第二出口，离心机顶部设有第三出口、底部设有第四出口，洗涤槽上设有洗涤液出口和被洗物出口，其特征在于所述的碱性蚀刻废液出口管道出口与泵进口连接，泵出口与与反应釜进口通过管道连接，所述的蒸汽管道与反应器底部连通，所述的投料管道与反应器顶部连通，第一出口与与喷淋塔进口通过管道连接，所述的第二出口与离心机进口连接，第三出口与洗涤槽进口连接，洗涤槽的被洗物出口与所述的真空干燥剂进口连接。
本发明与现有技术相比，具有生产流程短、工艺简单、能耗低、适应性广的优势，提供了一种有效提取蚀刻废液中的铜制备成氧化铜粉和同时将提铜后的废液剩余有效成本进行资源化回收氨水和盐类，有效保护环境的将印刷电路板碱性蚀刻废液进行有价金属回收和生产副产品的方法。
[附图说明]
图1为实施例1中设备的结构示意图；
图中   1.泵  2.反应釜  3.搅拌器  4.离心机  5.洗涤槽  6.真空干燥机7.喷淋塔  8. 碱性蚀刻废液的出口管道  9.蒸汽管道  10.喷淋管道。
[具体实施方式]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。本申请中的生产设备都是本领域的常用设备，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例使用的设备包括碱性蚀刻废液的出口管道、蒸汽管道、投料管道、泵、反应釜、喷淋塔、离心机、洗涤槽和真空干燥机，应釜顶部设有第一出口、底部设有第二出口，离心机顶部设有第三出口、底部设有第四出口，洗涤槽上设有洗涤液出口和被洗物出口，所述的碱性蚀刻废液出口管道出口与泵进口连接，泵出口与与反应釜进口通过管道连接，蒸汽管道与反应器底部连通，投料管道与反应器顶部连通，第一出口与与喷淋塔进口通过管道连接，喷淋塔上设有喷淋管道，第二出口与离心机进口连接，第三出口与洗涤槽进口连接，洗涤槽的被洗物出口与所述的真空干燥剂进口连接。
针对PCB碱性蚀刻废液，主要离子成分为：氯化铜、氨水、氯化铵等，其中铜的质量浓度约为120-160g/L，氯的含量约为180-220g/L，溶液pH在8-10，如式3所示，碱性蚀刻废液中主要包含Cu(NH3)4Cl2，
将所述的碱性蚀刻液和水蒸汽混合，温度控制在60-80℃，加入质量浓度为30%的氢氧化钠溶液，其摩尔总用量是碱性蚀刻废液中Cu(NH3)4Cl2摩尔总量的2~2.4倍。
经过式（1）的反应：
Figure BDA0000245086472
反应时间为3~4小时，通过离心机离心过滤回收反应后的碱性蚀刻废液得到CuO，反应得到的氨气通过水的喷淋进行冷凝吸收；回收反应后的碱性蚀刻废液得到的CuO先经过水洗涤，当洗涤洗出的废水PH呈中性时结束洗涤，然后真空干燥温度为105℃，最后得到干燥的CuO粉末，而洗涤液和离心过滤得到的废液则进行回收处理。

Claims (10)

1.一种印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，碱性蚀刻废液中主要包含Cu(NH3)4Cl2，其特征在于：将所述的碱性蚀刻液和水蒸汽混合，温度控制在60-80℃，加入质量浓度为30%的氢氧化钠溶液，经过式（1）的反应：
Figure FDA0000245086461
过滤回收反应后的碱性蚀刻废液得到CuO。
2.如权利要求1所述的印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，其特征在于：所述的式（1）反应的反应时间为3~4小时。
3.如权利要求1所述的印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，其特征在于：经过式（1）反应得到的氨气通过水进行冷凝吸收。
4.如权利要求3所述的印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，其特征在于：氨气通过水的喷淋进行冷凝吸收。
5.如权利要求1所述的印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，其特征在于：回收反应后的碱性蚀刻废液得到的CuO经过水冲洗和真空干燥。
6.如权利要求5所述的印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，其特征在于：所述的真空干燥温度为105℃。
7.如权利要求5所述的印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，其特征在于：所述的洗涤，当洗涤洗出的废水PH呈中性时结束洗涤。
8.如权利要求1所述的印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，其特征在于：碱性蚀刻废液的铜离子含量为120-160g/L，pH为8-10。
9.如权利要求1所述的印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法，其特征在于：所述的氢氧化钠的摩尔总用量是碱性蚀刻废液中Cu(NH3)4Cl2摩尔总量的2~2.4倍。
10.一种权利要求1所述印刷电路板碱性蚀刻废液回收铜方法的设备，包括碱性蚀刻废液的出口管道、蒸汽管道、投料管道、泵、反应釜、喷淋塔、离心机、洗涤槽和真空干燥机，应釜顶部设有第一出口、底部设有第二出口，离心机顶部设有第三出口、底部设有第四出口，洗涤槽上设有洗涤液出口和被洗物出口，其特征在于所述的碱性蚀刻废液出口管道出口与泵进口连接，泵出口与与反应釜进口通过管道连接，所述的蒸汽管道与反应器底部连通，所述的投料管道与反应器顶部连通，第一出口与与喷淋塔进口通过管道连接，所述的第二出口与离心机进口连接，第三出口与洗涤槽进口连接，洗涤槽的被洗物出口与所述的真空干燥剂进口连接。
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